Способность растений воспринимать свет и температуру, а также адаптироваться к изменению климата зависят от свободно формирующихся структур в их клетках, функция которых до сих пор была загадкой. Впервые исследователи Калифорнийского университета в Риверсайде определили, как эти структуры работают на молекулярном уровне, а также где и как они образуются.
Ученые долгое время изучали связанные с мембраной компартменты, называемые органеллами, в растительных клетках, таких как аппарат Гольджи, митохондрии и, что наиболее важно, ядро, где ДНК копируется и транскрибируется в РНК.
Однако гораздо меньше известно об органеллах без мембран, которые могут динамически собираться и разбираться внутри ядра и помогают растениям ощущать свет и температуру.
«Одно время эти фототела называли «мусорными баками», потому что не понимали их назначения. Когда люди чего-то не понимают, они называют это бесполезным. Но они вовсе не бесполезны», – сказал профессор ботаники Калифорнийского университета Мэн Чен, старший автором научных работ на эту тему.
Чен потратил два десятилетия, работая над этой проблемой, прежде чем лаборатория нашла метод, который помог раскрыть тайну функционирования органелл. Он удалял ген в лабораторном растении и пытался наблюдать любые изменения в фототелах и реакции растений на свет или температуру. Этот подход принес частичный успех.
Его лаборатория идентифицировала ген, который не позволяет органеллам без мембран собираться вместе. Отключение этого гена сделало растения частично «слепыми» к свету. Чтобы узнать больше, исследователи попытались увеличить размер органелл, а не удалять их.
«В конечном итоге мы увидели, что органеллы без мембран помогают растениям различать интенсивность света», – сказал Чен.
Далее ученые проверили взаимосвязь между этими органеллами и температурой. При температуре 16 градусов в клетках было девять типов органелл без мембран. При температуре 27 градусов их количество сократилось всего до пяти типов. Хотя все они содержат чувствительный к температуре белок фитохром В, некоторые из органелл чувствительны к температуре, а другие – нет.
В дальнейшем исследователи надеются изменить чувствительность растений к свету и температуре, манипулируя местами образования органелл. Это особенно важно, если люди хотят продолжать выращивать сельскохозяйственные культуры в более жарком и солнечном климате.
Подробнее с исследованием ученых можно ознакомиться в статьях на страницах журнала Nature Communications.
Светлана ДАРЕНСКИХ, «ГлавАгроном»
